铝型材电泳涂装技术及发展

电泳涂装具有高耐候性高耐蚀性高透明度装饰性好环保安全的特点已成为我国铝型材加工的一个重要手段本文介绍了我国铝型材电泳涂装的现状和发展趋势讨论了电泳涂料的制备和电泳涂装工艺及管理

铝型材电泳涂装的现状及发展趋势

我国铝型材电泳涂装现状

经过近年的发展我国铝产业已形成一个完整的工业体系成为国民经济的技术产业之一原铝产量已达到万吨以上占世界第三位拥有铝加工企业多家生产能力已达到万吨年可生产带型棒线锻粉等大类余种合金多个品种特别是铝型材产量已增加倍达万吨年

我国铝型材电泳涂装始于年代中期在随后的年间只有少数厂家拥有生产线如西飞铝型材厂秦皇岛铝业公司电泳涂装发展缓慢的原因是价格太高当时电泳涂料靠进口销售价比普通型材高元吨工业水平低铝型材的制造是一门综合技术其质量与熔铸挤压模具及工艺表面处理环境条件等因素直接相关工艺过程中的任何疵病均会在电泳涂料的透明特性下暴露无遗

目前铝型材业经过技术改造已走向中高档型材发展时期生产和管理技术都有长足的进步随着人民生活水平提高市场需求多样化促进了铝型材表面处理技术的发展由单一的古铜料发展到拥有粉末涂装氟碳涂装有机和无机染色电泳涂装机械和化学抛光等工艺手段新一代的木纹化处理技术三段电解多色着色以及微弧氧化着色技术也在试产中铝型材的外观有钦金金黄香槟仿不锈钢及各种色彩还有显示镜面沙石亚光珠光等特殊效果的是花色品种繁多色彩纷呈在众多的表面处理技术中电泳涂装是最具发展潜力的适用技术因此近两年来铝型材电泳技术取得突飞猛进的发展生产线由年的条猛增到条以上生产能力由万多吨发展到万吨但实际产量仍在万吨年之间仅占我国铝型材总产量的

电泳涂装铝型材的特点

其一在铝型材经阳极化和电解着色后再进行电泳涂装有双层保护具有高透明高金属质感高耐蚀及高耐候性比喷漆粉末喷涂更具装饰性深受用户喜爱已广泛进入家庭装修潜在市场极大其二工艺容易实施只要在的生产线上增加几个槽与铝氧化着色工艺形成流水线生产水溶性电泳涂装安全可以实现闭路循环有利于环保

铝型材行业电泳涂装发展的几个应注意的方面

开发新断面促进铝型材的新发展近年来我国铝型材产量总是在万吨年左右徘徊不前这是与型材只限于建筑用和少量工业型材断面少应用面不广有关国际上铝制品种类已达万种以上我国有多少种没有统计但铝型材种类远远少于国外现有种类这是不容忽视的我国应该努力开发工业用型材由目前少量的采暖散热轮毂向机械汽车结构件发展这是一个很有发展前途的领域开发家用电器日用铝型材家电构件灯具厨具浴室用具日用铝型材几近空白有识之士应在此领域大展鸿图包装容器航空交通化工用型材也是拓展空间

开发铝型材加工技术提高电泳材合格率是电泳涂装技术发展的关键电泳型材成本高源于合格率低如果合格率低于就没有利润甚至会亏本相反合格率要达以上则有丰厚的利润故这是制约电泳工艺发展的关键因素电泳漆的高透明性使熔铸缩孔灰渣造成的黑色黑线粗晶模具挤压粗纹磕碰划伤组合模粗晶线黑斑白斑氧化着色工艺造成的碎花斑纹水痕环境条件造成粉尘毛刺结瘤及电泳工艺造成泳透率低阴阳面和孔隙率高的疵病都显露无遗必须系统地提高铝加工的综合技术水平

提高电泳漆的品质扩大电泳漆种类我国型材电泳涂料主要是丙烯酸电泳漆聚氨酯电泳漆两大类以透亮型为主其品质在硬度和透明度方面不及进口品提高国产化进一步降低成本增加花色品种如亚光消光砂面珠光等效果的电泳漆

铝型材电泳涂料及涂装工艺

铝型材阳极电泳涂料

由于丙烯酸树脂具有优异的耐候性耐磨性树脂无色透明装饰性优异可通过配方调节涂料性能丙烯酸树脂主链由碳碳键组成抗化学性高配成含水量大的碱性电泳漆液也不会分解具有良好的稳定性因此丙烯酸类型的阳极电泳涂料占据了铝型材电泳涂料的主流

目前还有一类不透明的聚氨酯电泳漆性能优异而且工艺简单因为采用有色的不透明聚氨酯电泳漆可取消阳极氧化着色封闭工艺有利于节约成本

随着电泳涂料在铝型材及电镀制品上的广泛应用为满足各种产品的不同需求电泳涂料的品种急剧增多目前除丙烯酸阳极电泳涂料聚氨酯阴阳性电泳涂料外还有功能性的抗菌绝缘自润滑电泳涂料等及装饰性的亚光消光珠光电泳涂料

电泳涂装的原理及特点

电泳涂装的特点

自本世纪年代电泳涂料及涂装在福特汽车公司一条车轮涂装线上使用近年来其应用得到了飞速发展由于电泳涂装使用水性涂料具有安全高效质优环保的优点在汽车工业中得到了广泛的应用由于电泳涂料的优异性能透明的丙烯酸类和聚氨酯类电泳涂料自年代开始已成功用于金属表面的装饰和保护如铜字招牌保护不锈钢及电镀制品的装饰和保护作为最终保护装饰的最具代表性和应用最广泛的就是建筑铝型材的电泳涂装

传统的铝材型材表面处理工艺是氧化着色及封闭处理这种铝材的转化膜在户外长期使用时特别是在酸雨或海洋环境中时容易腐蚀耐久性差因此自年代开始人们尝试用涂料涂装的方法来提高建筑用铝型材的装饰性能及使用年限目前已工业化成功之用的有电泳涂漆粉末涂装氟碳漆涂装等由于电泳涂料是水性涂料铝材经前处理水洗后可直接电泳电泳涂层透明度高既具有高装饰性又可突出铝型材本身的金属光泽因此建筑铝型材已越来越多地使用电泳涂装

电泳涂装以其透明高度金属质感高耐候性和耐蚀性在铝型表面处理工艺中占据了一个重要地位它较铝型材的其他喷涂工艺如喷漆粉末喷涂等有更高的装饰性因为它突出了铝材本身的金属质感水性电泳涂装的安全环保易自动化及涂层的高质量使铝材的电泳涂装工艺有了更广泛的应用是装饰性型材及电镀件涂装的发展方向

电泳涂装法和其它涂装方法相比有以下优点

易实现自动化生产由于电泳涂装在水性电泳槽中进行与阳极氧化电解着色工艺类似处理时间短容易实现整个工艺的流水线作业

涂膜均匀致密由于电泳涂料的高泳透力可使复杂形状的型材亦获得均匀的涂膜通过调整电量可控制膜厚

涂料的利用率高由于粘度低工件带出较少而且电泳工件可用水洗回收装置的利用使电泳涂装的涂料利用率高达以上

安全性和环保性由于电泳涂料的水稀释固体份低溶剂含量少是环保型涂料且免除了火灾的危险工人健康也有保障

涂膜质量好丙烯酸树脂用氨基树脂固化保证了涂膜的高装饰及高耐腐蚀性同时由于树脂高度透明有效地突出了金属质感根据需要还可得到亚光沙面珠光等装饰效果

和通常的电解着色封孔工艺相比具有省时节省人力的特点树脂膜同时无需封孔避免了由于封孔不好带来的裂纹等毛病

可自由控制涂膜的厚度国内外通常控制m和m两档

由于电泳层透明光亮因此要求铝铸锭质量高挤压材表面平滑机械缺陷少对氧化着色工艺要求管理严格因为任何微小的缺陷和玷污都会在亮漆下暴露无遗

对电泳工艺管理要求高以提高成品率

电泳涂装的原理

涂料状态乳化状态含羧基的丙烯酸树脂中和剂为氢氧化钾或有机胺固化剂为三聚氰胺甲醛树脂

由以上可知电泳时在工件表面涂膜沉积阳极有氧气产生可以促进成膜但氧气产生过多会造成涂膜外观光亮度差因此电泳过程中要对电导率进行控制另外要控制pH值它与涂膜的沉积密切相关阳极电泳时有金属离子溶出参与成膜铝型材电泳金属离子溶出和钢铁件不同对颜色的影响甚微

电泳涂装的工艺及设备

电泳的工艺过程

以阳极电泳为例通常按如下工艺进行脱脂水洗水洗中和水洗阳极氧化水洗电解着色热水洗水洗电泳水洗干燥

电泳的工艺条件

铝型材电泳工艺设备

电泳槽铝型材电泳槽多设计为长方形矩形槽其内部大小取决于装挂吊的尺寸槽体用mmmm钢板内衬用聚丙烯或环氧玻璃钢需设置溢流槽

电源直流要求V可调电流大小根据Am计算约A槽电源的波纹因素一定要小于波纹愈大电泳涂膜产生孔隙的几率愈大

电极在阳极电泳时铝型材作为阳极阴极板采用不锈板或铝板阴极面积为工件总面积的一倍板隔膜采用聚丙烯纤维布

热交换系统可保证槽液温度稳定

预配槽及自动添加系统预配槽可完成电泳槽液的配制以保证达到正常参数自动添加系统可补充每槽铝型材所消耗的电泳漆的量保证电泳槽液固体份在工艺范围之内以确保膜厚度的一致

离子交换处理IR系统阳极电泳时阴极pH值会不断增加采用离子交换树脂系统可去除槽液中的杂质阴阳离子使槽液pH值稳定若再加上反渗透装置RO则可实现R闭路系统有利于环境保护和工艺控制

烘烤系统多采用辐射对流式阳极电泳漆膜需经过度高温烘烤

总结

由于电泳涂料及涂装成本的降低铝型材的电泳涂装发展迅速国内有众多大型的铝型材厂都上了电泳线以满足市场对高品质型材的需求电泳型材的耐候性耐蚀性及装饰性都超过了传统的氧化着色封闭型材和喷粉及涂漆型材相比它突出了金属的质感装饰性更佳目前电泳型材如果能在以下方面得到改进那么它将会有更大的市场份额

铝铸锭加工工艺的改进电泳管理水平的提高丙烯酸涂膜具有更高的硬度和透明度国内涂料厂家正在做这一方面的改进以期达到国外同类产品水平铝型材产品的应用范围扩大更多的制品采用电泳涂膜装饰保护电泳涂膜烘烤温度的降低

综上所述我国铝型材电泳涂装的发展正进入一个新的时期随着我国城市建设的发展居民装修水平的提高及应用领域的扩大电泳型材以其高品质高装饰性和耐蚀性良好的成膜性能电泳工艺的安全性环保性铝型材电泳涂料涂装将在我国有更加迅速的发展